（高分子化学与物理专业论文）建筑外墙外保温用赤泥复合尼龙6改性酚醛泡沫的研究.pdf

r e s e a m u d f o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n g u n i v e r s i t yo f j i n a n j i n a n ，s h a n d o n g ，p r c h i n a m a y ，2 0 1 1 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：靼 日期：型生 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 财么开口保密(年，解密后应遵守此规定) 论文作者签名：立牟坠导师签名：取日期州业 济南大学硕+ 学位论文 目录 摘要x i a b s t r a c t x i i i 第一章绪论1 1 1 酚醛泡沫产业在经济社会发展中的地位1 1 2 酚醛泡沫产业发展的基本状况4 1 2 1 国外基本状况4 1 2 2 国内基本状况5 1 2 3 酚醛泡沫的特性6 1 3 酚醛树脂泡沫塑料的增韧改性8 1 3 1 采用非反应型的外增韧剂8 1 3 2 用带有韧性链的改性苯酚做苯酚的替代物合成树脂9 1 3 3 通过甲阶酚醛树脂与反应型增韧剂的化学反应9 1 3 4 酚醛泡沫塑料增韧改性面临的问题1 0 1 4 本课题的研究目的及内容lo 1 4 1 研究目的1 0 1 4 2 研究内容1 l 1 5 本课题的创新之处1 2 1 6 本课题的意义1 2 第二章尼龙一6 改性酚醛发泡树脂的合成及其泡沫的制备1 5 2 1 引言15 2 2 实验部分与实验结果讨论1 7 2 2 1 主要原材料和仪器、设备17 2 2 2 酚醛树脂及其泡沫的制备18 2 2 3 性能测试方法18 2 2 4 实验结果及讨论2 l 2 3 中试部分与中试结果讨论2 7 2 3 1 树脂中试生产2 7 2 3 2 泡沫中试生产2 7 v 建筑外墙外保温用赤泥复合尼龙6 改性酚醛泡沫的研究 2 3 3 结果讨论2 8 2 4 结论。3 0 第三章赤泥复合尼龙6 改性酚醛泡沫制备及性能表征3l 3 1 引言3 l 3 2 实验部分3 3 3 2 1 主要原材料3 3 3 2 2 主要装置及仪器3 3 3 3 赤泥复合酚醛泡沫3 4 3 3 1 实验部分3 4 3 3 2 测试结果与讨论3 4 3 3 3 小结4 l 3 4 表面处理的赤泥复合酚醛泡沫4 1 3 4 1 实验部分4 1 3 4 2 测试结果与讨论4 2 3 4 3 偶联剂表面处理赤泥复合酚醛树脂机理探讨6 2 3 4 4 小结6 6 3 5 表面处理的赤泥加入量的确定6 7 3 5 1 实验部分6 7 3 5 2 测试结果与讨论6 7 3 5 3 小结7 3 3 6 表面处理的赤泥复合尼龙6 改性酚醛泡沫7 3 3 6 1 实验部分7 3 3 6 2 测试结果与讨论7 3 3 6 3 小结7 7 第四章结论与展望7 9 4 1 结论7 9 4 2 展望8 0 参考文献8 3 致谢8 7 v i i l 济南人学硕士学位论文 曼。mmm l i i i o 皇曼皇曼曼! ! 曼! 曼蔓皇曼鼍皇曼曼量曼! 曼! 曼曼喜皇曼! 曼曼曼曼曼曼曼舅曼皇曼曼曼 附录8 9 一、在校期间发表的学术论文8 9 二、在校期间参加的项目8 9 建筑外墙外保温用赤泥复合尼龙6 改性酚醛泡沫的研究 x 率降低。尼龙6 j 【l 入量为3 时，树脂活性适中，注模后起发时间适中，平稳匀 速发泡，固化时间适中，适宜于湿法连续化生产酚醛泡沫，并通过中试生产得以 验证。中试生产的泡沫抗拉强度数值由未改性8 6k p a 提高到1 5 0 l ( p a ，韧性得到 显著提高：其氧指数由未改性3 7 下降到3 2 ，防火性能有所降低。 探讨了拜耳法赤泥( 铁赤泥) 、烧结法赤泥( 钙赤泥) 的组成以及各种赤泥对酚 醛发泡的性能影响，研究发现，表观密度在8 0k g m 3 左右，钙赤泥的加入量为4 时，其改性酚醛泡沫较普通酚醛的氧指数、导热系数、抗冲击强度、拉拔强度、 压缩强度分别提高了5 、2 4 7 9 、4 1 3 8 、6 7 1 4 、6 8 9 4 ；铁赤泥的加入量 为6 时，各项性能分别提高了3 、。1 9 1 4 、5 5 5 6 、7 7 4 0 、9 0 3 2 。 选用铝酸酯、k h 5 5 0 硅烷偶联剂、a 1 6 0 硅烷偶联剂对赤泥进行表面功能化， 将表面功能化的铁赤泥、钙赤泥和酚醛树脂共混发泡，结果表明：铝酸酯为钙赤 泥质量的3 o 、铁赤泥质量的3 0 ，表观密度在7 0k g m 3 左右时，钙赤泥改性 酚醛泡沫和铁赤泥改性酚醛泡沫较普通酚醛的氧指数、导热系数、抗冲击强度、 拉拔强度、压缩强度分别提高了3 、1 2 5 3 、9 1 3 0 、9 3 1 3 、8 3 6 2 ，8 、1 7 1 4 、1 3 4 7 8 、1 0 5 4 7 、1 0 2 7 9 ：k h 5 5 0 硅烷偶联剂为钙赤泥质 x i 建筑外墙外保温用赤泥复合尼龙一6 改性酚醛泡沫的研究 量的1 5 、铁赤泥质量的2 0 ，表观密度在7 0k g m 3 左右时，钙赤泥改性酚醛 泡沫和铁赤泥改性酚醛泡沫较普通酚醛的氧指数、导热系数、抗冲击强度、拉拔 强度、压缩强度分别提高了6 、1 2 7 9 、1 3 4 7 8 、8 2 4 0 、1 1 4 5 9 ，8 、 2 5 8 3 、1 6 9 5 7 、1 1 4 5 9 、1 0 9 8 1 ：a 1 6 0 硅烷偶联剂为钙赤泥质量的2 o ， 表观密度在7 0k g m 3 左右时，钙赤泥改性酚醛泡沫和铁赤泥改性酚醛泡沫较普通 酚醛的氧指数、导热系数、抗冲击强度、拉拔强度、压缩强度分别提高了8 、 2 1 4 8 、2 0 4 3 5 、1 1 4 5 9 、1 0 9 5 3 ，9 、一1 9 6 9 、2 5 6 5 2 、1 2 5 3 2 、 1 1 9 8 4 。通过以上数据对比，选用a 1 6 0 硅烷偶联剂、铁赤泥与酚醛树脂复合 发泡各项性能最好。 在尼龙一6 改性酚醛树脂和赤泥复合酚醛泡沫的基础上合成了赤泥复合尼龙6 改性酚醛泡沫，探讨了赤泥对尼龙6 改性酚醛发泡的力学性能和隔热性能影响， 结果表明，在最佳配料比密度相同情况下，铁赤泥复合尼龙6 改性酚醛泡沫比普 通酚醛泡沫的抗冲击性、抗拉拔性、抗压缩性分别提高了2 2 6 0 8 、1 3 5 2 4 、 1 2 7 2 ，隔热性提高2 0 2 。 综上所述，尼龙6 改性酚醛泡沫改善了酚醛树脂的抗拉性、掉渣性；赤泥复 合酚醛泡沫提高了酚醛泡沫的抗压性、阻燃性，降低了酚醛泡沫的成本；赤泥复 合尼龙6 改性酚醛泡沫兼顾两者优点，泡沫材料抗拉、抗压、耐燃烧等性能优越， 有效改善了酚醛树脂泡沫的韧性差的缺点。 关键词：可发性酚醛树脂；赤泥；尼龙6 ；增韧：增强 x 济南人学硕卜学位论文 a b s t r a c t p h e n o l i cr e s i nf o a mh a se x c e l l e n th e a ti n s u l a t i o n ，s o u n di n s u l a t i o n ，f i r e - r e t a r d a n t p r o p e r t i e s ，s m a l ls h r i n k a g eo f l o wt e m p e r a t u r e ，a n di sw i d e l yu s e di no f f i c eb u i l d i n g s ， s h o p p i n gm a l l s ，h o s p i t a l s ，p h a r m a c e u t i c a lc o m p a n i e s ，h i g hc l e a ns h o p ，s u b w a ya n d o t h e rp l a c e s t h ea p p l i c a t i o n so fp h e n o l i cr e s i nf o a mc a nb ee x t e n d e dt ot h ed i r e c t i o n o fe x t e r i o ri n s u l a t i o nt h r o u g hm o d i f y i n gt oi m p r o v ei t st o u g h n e s s s of a r t h ep h e n o l i cr e s i nf o a mo nt h em a r k e ts t i l lh a st h ep r o b l e mo f c r i s p ，d r e g s a n dh i g hc o s t ，w h i c hr e m a i n st h ek e yt e c h n i c a li s s u e sa n dd i f f i c u l t i e s i nt h i sp a p e r , w e ts y n t h e t i cn y l o n - r e dm u dd o u b l em o d i f i e dp h e n o l i cr e s i nf o a mw a sp r o p o s e d n y l o nw a su s e dt oi m p r o v ei t st e n s i l es t r e n g t ha n dt h ed r e g s r e dm u dw a su s e dt o i m p r o v er e s i s t a n c et os t r e s sa n dr e d u c e sc o s t s i nt h es y n t h e s i sp r o c e s s ，as y n t h e s i so fn y l o n ，r e dm u d t o u g h e n e dp h e n o l i cr e s i nf o a m w a sf o r m e dt h r o u g ht h ed i s c u s s i o no fp r e p o l y m e rr e s i nf o r m u l a t i o n s ，s y n t h e s i s ，a n d t h ef o a m i n gp r o c e s so ff o r m u l a t i o n n y l o n - 6s e l e c t e dm o d i f i e d t o p h e n o l i cr e s i n f i r s tw i t ha c i dt on y l o n 一6 h y d r o x y m e t h y l a t i o nt ob a ( o h ) 2 8 h 2 0 ，m g of o rt h ec o m p o s i t ec a t a l y s t ，p h e n o l ， f o r m a l d e h y d e , s y n t h e t i ch y d r o x y m e t h y l a t i o nn y l o n - 6m o d i f i e dp h e n o l i cr e s i n , b y t h e r m a lg r a v i m e t r i ca n a l y s i s ，a st h et e m p e r a t u r er i s e sa n dn y l o n - 6m o d i f i e dp h e n o l i c r e s i nw e i g h tl o s sl e s st h a nt h a to fp t t r ep h e n o l i cr e s i n , 6 0 0 ，t h ep h e n o l i cr e s i nw a s 8 0 5 7 m a s sl o s s ，t h em o d i f i e dp h e n o l i cr e s i n ，n y l o n - 6t h em a s sl o s sr a t ew a s 4 4 3 7 w i t ht h ea d d i t i o no fn y l o n6i n c r e a s e s ，t h er e a c t i v i t yo fr e s i nd e c r e a s e dt h e e x p a n s i o nr a t i od e c r e a s e d n y l o n6a d d i t i o ni s3 ，m o d e r a t ea c t i v i t yo fr e s i n s ， m o l d i n gt i m ef r o mr i s i n gm o d e r a t ef a t , s m o o t hu n i f o r mf o a m ，t h ec u r i n gt i m ei s m o d e r a t e ，s u i t a b l ef o rc o n t i n u o u sp r o d u c t i o no fp h e n o l i cf o a mw e t , a n dc a nb e v e r i f i e dt h r o u g hp i l o tp r o d u c t i o n p i l o tp r o d u c t i o no ff o a mt e n s i l es t r e n g t hv a l u e s i n c r e a s e db yt h en o n - m o d i f i e d8 6 k p at o15 0 k p a ，am a r k e di m p r o v e m e n ti n t o u g h n e s s ；t h eo x y g e ni n d e xf e l l3 7 f r o mt h eu n m o d i f i e dt o3 2 ，f i r er e s i s t a n c e d e c r e a s e d 建筑外墙外保温用赤泥复合尼龙6 改性酚醛泡沫的研究 b a y e rr e dm u d ( i r o nr e dm u d ) a n ds i n t e r i n gr e dm u d ( c a l c i u mr e dm u d ) c o m p o s i t i o na n dav a r i e t yo fr e dm u do nt h ep e r f o r m a n c eo fp h e n o l i cf o a m ，t h es t u d y f o u n d ，t h ea p p a r e n td e n s i t yo fa b o u t8 0k g m ，t h ea m o u n to fc a l c i u mt h ea d d i t i o no f r e dm u di s4 ，t h em o d i f i e dp h e n o l i cf o r m a l d e h y d ef o a mt h a no r d i n a r yo x y g e ni n d e x ， t h e r m a lc o n d u c t i v i t y , i m p a c ts t r e n g t h ，p u l ls t r e n g t h ，c o m p r e s s i v es t r e n g t hi n c r e a s e d b y5 ，- 2 4 7 9 ，4 1 3 8 ，6 7 1 4 ，6 8 9 4 ；i r o nc o n t e n to fr e dm u da d d i t i o no f6 ， t h ep e r f o r m a n c ei n c r e a s e db y3 ，一1 9 1 4 ，5 5 5 6 ，7 7 4 0 ，9 0 3 2 u s ea l u m i n u ma c e t a t e ，k h 5 5 0s i l a n ec o u p l i n ga g e n t , a 16 0s i l a n ec o u p l i n ga g e n t o nt h es u r f a c ef u n c t i o n a l i z a t i o no fr e dm u d ，t h es u r f a c ef e a t u r e so ft h ei r o nr e dm u d ， c a l c i u m ，a n dp h e n o l i cr e s i nb l e n do fr e dm u df o a m ，t h er e s u l t ss h o wt h a t ：a l u m i n u m c o u p l i n gt h eq u a l i t yo f r e dm u df o r t h ec a3 o ，i r o n3 0 o ft h eq u a l i t yo fr e dm u d ， a n dt h ea p p a r e n td e n s i t yo fa b o u t7 0k m j ，t h ec a l c i u mm o d i f i e dp h e n o l i cf o a mo f r e dm u da n di r o nr e dm u dm o d i f i e dp h e n o l i cf o a mp h e n o l i co x y g e nt h a no r d i n a r y i n d e x ，t h e r m a lc o n d u c t i v i t y , i m p a c ts t r e n g t h , p u l ls t r e n g t h , c o m p r e s s i v es t r e n g t h i n c r e a s e db y3 ，1 2 5 3 ，9 1 3 0 ，9 3 1 3 ，8 3 6 2 ，8 ，- 1 7 1 4 ，1 3 4 7 8 ， 1 0 5 4 7 ，1 0 2 7 9 ；k h 5 5 0s i l a n ec o u p l i n go f c a l c i u m1 5 o f r e dm u d ，i r o n2 o 0 f t h eq u a l i t yo fr e dm u d ，a n dt h ea p p a r e n td e n s i t yo fa b o u t7 0k g m 3 ，t h ec a l c i u m m o d i f i e dp h e n o l i cf o a mo fr e dm u da n di r o nr e dm u dm o d i f i e dp h e n o l i cp h e n o l i c f o a mo ft h em o r eg e n e r a lo x y g e ni n d e x ，t h e r m a lc o n d u c t i v i t y , i m p a c ts t r e n g t h , p u l l s t r e n g t h , c o m p r e s s i v es t r e n g t hi n c r e a s e db y6 ，1 2 7 9 ，13 4 7 8 ，8 2 4 0 ， 1 1 4 5 9 ，8 ，- 2 5 8 3 ，1 6 9 5 7 ，1 1 4 5 9 ，1 0 9 8 1 ；a 1 6 0s i l a n ec o u p l i n ga g e n tf o r t h ec a l c i u mm a s so fr e dm u d2 0 ，a n dt h ea p p a r e n td e n s i t yo fa b o u t7 0k g m 3 ，t h e c a l c i u mm o d i f i e dp h e n o l i cf o a mo fr e dm u da n di r o nr e dm u dm o d i f i e dp h e n o l i c f o r m a l d e h y d ef o a mt h a no r d i n a r yo x y g e ni n d e x ，t h e r m a lc o n d u c t i v i t y ，i m p a c t s t r e n g t h ，p u l ls t r e n g t h , c o m p r e s s i v es t r e n g t hi n c r e a s e db y8 ，2 1 4 8 ，2 0 4 3 5 ， 1 1 4 5 9 ，1 0 9 5 3 ，9 ，- 1 9 6 9 ，2 5 6 5 2 ，1 2 5 3 2 ，1 1 9 8 4 u s ea 1 6 0s i l a n e c o u p l i n ga g e n t , i r o nr e dm u dw i t hp h e n o l i cr e s i nc o m p o s i t ef o a mw a st h eb e s t n y l o n - 6i nt h er e dm u dm o d i f i e dp h e n o l i cr e s i na n dp h e n o l i cf o a mc o m p o s i t e w a ss y n t h e s i z e do nt h eb a s i so fr e dm u dc o m p o s i t en y l o n 一6p h e n o l i cf o a mo ft h er e d m u do fn y l o n - 6p h e n o l i cf o a mp l a s t i cm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n ds e p a r a t e dt h e r m a l x i v 济南人学硕l 学位论文 p e r f o r m a n c eo f , t h er e s u l t ss h o wt h a tt h eb e s ti n g r e d i e n t si nt h es a m es i t u a t i o nt h a n t h ed e n s i t y , i r o nr e dm u dm o d i f i e dp h e n o l i cf o a mc o m p o s i t en y l o n 一6t h a nt h a to fp u r e p h e n o l i cf o a mi m p a c tr e s i s t a n c e ，a n t i p u l l o u tr e s i s t a n c e ，c o m p r e s s i o nw a si n c r e a s e d b y2 2 6 0 8 ，13 5 2 4 ，12 7 2 ，2 0 2 i m p r o v e di n s u l a t i o n i ns u m m a r y , n y l o n 一6m o d i f i e dp h e n o l i cf o a mt oi m p r o v et h et e n s i l es t r e n g t ho f p h e n o l i cr e s i n , t h ed r e g so f ；r e dm u dc o m p o s i t ep h e n o l i cf o a mt oi m p r o v et h e p r e s s u r er e s i s t a n c eo fp h e n o l i cf o a m ，f l a m er e s i s t a n c e ，r e d u c i n gt h ep h e n o l i cf o a m c o s t s ；r e dm u dc o m p o s i t en y l o n - 6a c h i e v eb o t ha d v a n t a g e so fm o d i f i e dp h e n o l i cf o a m ， f o a mm a t e r i a l s ，t e n s i l e , c o m p r e s s i o n ，c o m b u s t i o nr e s i s t a n c e ，o v e r a l lp e r f o r m a n c ei s s u p e r i o r , e f f e c t i v e l yi m p r o v e dt h et o u g h n e s s o fp h e n o l i cr e s i nf o a mo ft h e s h o r t c o m i n g so fp o o r k e yw o r d s ：p h e n o l i cr e s i n ；r e dm u d ；n y l o n - 6 ；t o u g h e n i n g ；e n h a n c e d 建筑外墙外保温用赤泥复合尼龙6 改件酚醛泡沫的研究 济南大学硕士学位论文 第一章绪论弟一早三百t 匕 酚醛泡沫作为新一代的保温、防火、隔音材料，比聚苯乙烯、聚氨酯、发泡 橡塑等材料的耐热性好，低温收缩性小，具有独特的阻燃和尺寸稳定性；在2 0 0 高温下不燃、不熔、不收缩、无滴落、无浓烟、无毒气，在高温火苗喷射下， 酚醛泡沫表面会生成炭化层而阻止其进一步的燃烧。有较强的环保、节能功效。 综合性能优于各种传统泡沫材料，填补了新型高级节能保温材料的国内空白。酚 醛泡沫的使用范围在1 6 0 - 1 9 0 ，主要用于宾馆、大型建筑等外墙保温、中 央空调、冷热水系统的保温，亦适用于石油、天然气、化工等管道、设备的绝热 保温，也适用于工业墙体的隔热，易燃品库房的阻火隔热墙、防火门体。在办公 大楼、商场、医院、药厂、高洁净车间、地铁等场所，已被欧、美、日等发达国 家广泛应用，我国各大中城市正在流行。 1 1 酚醛泡沫产业在经济社会发展中的地位 随着能源消耗的日益增加，不可再生资源的日益减少，使人类面临巨大难题， 节能减排成为重要话题，建筑节能日益受到人们重视，我国在的建筑能耗方面的 问题更是不容忽视。目前我国是世界上新建建筑量发展最快的国家，每年新建筑 量达2 0 亿平方米左右，相当于全球每年新建建筑量的4 0 ，钢材和水泥的消耗 量占全世界4 0 。气候条件相近下，我们单位面积的采暖费用仍然是发达国家的 - - n 三倍，这是因为现阶段我国已经处在快速发展城市化的进程中，而这个过程 需要大力发展建筑，需要大力发展新型建筑材料以环保节能，这一阶段可能还会 持续2 5 3 0 年。所以国家建设部编制了建筑节能工程施工质量验收规范，在 2 0 0 7 年1 0 月1 日起颁布实施，第一次明确把节能工程规定为建筑工程的一项分 部工程。“我国所有的新建筑都必须严格按照节能6 5 或5 0 的标准进行设计建 造 ，无论是从国际环境还是国内经济环境，我国的能源问题已经日趋严峻，节 能减排也迫在眉睫【m 】。 1 9 9 6 年我国建筑能耗占全国能源消耗总量的2 4 ( 不含建材生产能耗) ，2 0 0 1 年为2 7 6 ，而2 0 0 9 年达到了3 0 以上。以这个速度继续增长下去，到2 0 2 0 年 我国建筑能耗在全国总能耗中的比例将超过3 5 ，甚至4 0 。因此我国不但面 建筑外墙外保温用赤泥复合尼龙一6 改性酚醛泡沫的研究 临着新增建筑必须采取高效节能措施的任务，即有的4 7 0 亿m 2 建筑也面临着逐 步进行节能改造的艰巨任判3 1 。目前我国绝大多数城市建筑墙体节能用的的保温 材料采用膨胀聚苯乙烯泡沫塑料( e p s ) 和挤塑聚苯乙烯泡沫熟料( x p s ) 、聚氨 酯泡沫塑料( p u ) 等有机材料和岩棉、玻璃棉和保温砂浆等无机保温材料，无 机纤维类的保温材料有细小纤维和粉尘，在使用过程中，既易滋生细菌又污染空 气，对人类危害甚大，现在基本已经没有使用；砂浆类的绝热保温材料效果最差， 不能满足节能的要求【4 】。有机类保温材料具有导热系数低、隔热性能好的优点， 并具有施工方便、力学性能好，已形成了成熟的施工技术，这些材料及其配套的 施工技术和较完善的标准、规范体系，为我国的建筑节能做出了巨大的贡献，是 我国建筑节能的重大科技成果。可是由于各种防火措施和管理措施没有落实到 位，以及上述有机材料具有耐老化性能差、耐热差，而且易燃烧，不仅在燃烧时 随烟火释放大量有毒气体，而且还加速大火蔓延的诸多缺点，因此，随着聚氨酯 泡沫和聚苯乙烯泡沫墙体保温材料开始被广泛应用于各个公共场所和民用建筑 领域以来，火灾事故接连不蝌5 1 。自2 0 0 7 年1 0 月日建筑节能工程施工质量验 收规范颁布实施以来，我国与建筑外墙外保温相关、由易燃的有机保温材料引 发的重大火灾事故呈快速上升的趋势。如第1 1 届全运会场馆济南奥体中心体育 馆1 0 0 余天内发生2 次火灾，2 0 0 8 年7 月2 7 日，2 0 0 8 年7 月2 7 日下午1 7 时 3 0 分许，在建的第1 1 届全运会场馆济南奥体中心体育馆发生火灾，火灾原因是 电焊操作引燃材料p s 保温层，在消防人员尽全力扑救的情况下，过火面积仍为 3 0 0 0 余平米，现场浓烟滚滚，2 0 0 8 年1 1 月1 1 日济南奥体中心体育馆屋顶东南 侧再次发生火灾，初步认定火灾原因为施工人员在屋面天沟防水工程施工时，使 用汽油喷灯热熔防水卷材，高温火焰引燃材料保温层。2 0 0 8 年1 0 月9 日，哈尔 滨“经纬3 6 0 度”双子星大厦( 2 0 余层、高1 0 0 多米) 发生重大火灾，火灾原因 是幕墙工程施工人员对建筑外墙面装修施工电焊操作时，引燃该建筑a 栋外墙 聚氨脂硬发泡保温层，蔓延成灾。在2 0 0 9 年2 月到4 月之间，仅三个月就发生 了多起触目惊心的火灾：2 0 0 9 年2 月9 日元宵节，中央电视台新址发生了特大 火灾，火灾面积约1 0 多万平方米；3 月1 6 日，北京美术学院宿舍楼发生大火； 3 月2 0 日，上海国际金融中心大厦的工地宿舍楼也发生了大火；3 月2 9 日，火 灾发生在了：l l ：) l l 县擂鼓镇新建的地震过度板房安置点，2 0 分钟内一排1 8 间板房 2 济南大学硕 j 学位论文 被大火烧毁已尽；4 月1 日，号称是济南“鸟巢”的全运村运动员公寓又发生了大 火；4 月6 日在北京奥运“鸟巢”附近的中国科技馆新馆发生火灾，滚滚浓烟蔓延 数公里；4 月1 9 日在南京，中环国际大厦又是一场大火。2 0 1 1 年上海1 1 1 5 建 筑聚氨酯泡沫外保温重大火灾事故，造成5 0 多人死亡；2 0 1 1 年除夕，沈阳五星 级酒店聚氨酯泡沫外保温重大火灾事故如此等等 6 - 8 1 。 上述火灾，易燃的聚苯乙烯、聚氨酯泡沫保温材料难逃其责，易燃的外墙外 保温材料是导致最终重大建筑火灾事故发生、造成人民生命财产重大损失的有形 风险因素。与上述相类似的建筑，在我国各大中城市不胜枚举，如不立即采取有 效措施，建筑火灾事故还将继续上演。类似多起造成难以估量损失的火灾事故一 再警醒世人：若能在建筑中采用绝热防火的材料作外墙保温材料，则可以有效避 免或降低火灾事故的发生。因此，高层建筑如何防火、保温，如何保护环境，已 成为世界性的问题，研究环保型防火保温材料，也成为科研部门的当务之急。那 能不能找到一种既绝热防火又对人身体健康无害的外墙保温材料呢? 答案是肯 定的，那就是酚醛泡沫【9 】。 酚醛泡沫塑料兼具环保、防火、保温多重优点，是价廉物美的轻质绝热材料， 它宜作为建筑材料，具有重量轻，绝热性好，刚性大，尺寸稳定性好，它的膨胀 系数和铝相似，难燃且燃烧的时候不会熔融，没有滴落物、发烟量低等特性，而 且在燃烧过程中几乎没有一氧化碳有毒气体产生【1 0 1 ，因此，酚醛泡沫塑料被誉为 “保温之王”。应用早期在导弹及火箭头等军工保温方面。近些年来，由于高层建 筑、交通运输、舰船、航空、空间技术等方面对合成泡沫塑料的热稳定性和耐燃 性提出了严格要求，使得酚醛泡沫得到广泛关注和迅速发展。现在，酚醛泡沫塑 料作为一种新型多用途的泡沫材料，以其遇火无滴落物耐火焰穿透、难燃、耐热、 自熄、和防止火灾蔓延的阻火性能等优点，得到了人们的高度重视。如果利用它 的隔热、阻燃性制成绝热保温材料，可用在高温隔热、高层建筑、超低温保冷材 料等方面，具有重要的实用价值，其作为理想的隔热保温材料将会得到更为广泛、 更为迅速的发展。要从源头上遏制重大建筑类火灾事故的频繁发生，只有将易燃 危险的保温材料从建筑扯下来，而改为酚醛泡沫塑料就不失为降低火灾危害和建 筑火灾次数的有效办法，因此酚醛泡沫在建筑保温领域具有广阔的市场前景，是 安全、经济、绿色的新型建筑材料【1 1 。1 3 1 。 建筑外墙外保温用赤泥复合尼龙6 改性酚醛泡沫的研究 频繁发生的由建筑外墙外保温系统引起的严重火灾对我国已经趋于成熟的 外墙保温节能技术提出了严峻的挑战，也给我国既定的建筑节能5 0 的奋斗目标 和改善人民的居住条件出了一道难题。节能减排的意义是必须要达到安全与节能 并举的双重效果，离开了安全，节能减排就没有任何意义。因此，全力开发出适 合我国国情的酚醛泡沫安全防火外墙外保温技术体系，在我国经济社会发展中的 具有重要的地位，加快培育酚醛泡沫复合材料产业的发展即非常必要又十分紧 迫。 1 2 酚醛泡沫产业发展的基本状况 1 2 1 国外基本状况 1 9 4 2 年，酚醛泡沫塑料就在实验室内制成。在二战初期，德国首先把酚醛 泡沫塑料用在航空工业繁忙，作为轻木的代替品。同期，英国的泡沫橡胶公司研 制出了酚醛泡沫塑料，将其用于漂浮方面。1 9 4 5 年，美国的联合碳化物公司 ( u c c ) 对低密度的酚醛树脂及其泡沫塑料的生产技术进行了研究。酚醛泡沫塑 料的生产方法分干法和湿法两种。湿法即以甲阶段酚醛树脂为基础，其可发性树 脂体系为液态黏状，欧美等国家常采用此法制造酚醛泡沫塑料，最有代表性的是 艾斯奇姆公司( i e e c h i m ) 、联合碳化物公司( u c c ) 和诺贝尔炸药公司等生产的 泡沫塑料，它的原料合成和泡沫制备的工艺大体相同，只是在控制泡沫密度的方 法有一些区别。干法酚醛泡沫则是前苏联首先开发研制的另一条生产路线，它以 热塑性的酚醛树脂为基础，其可发性的树脂体系为固态，但在上世纪五十年代没 有实现批量生产，目前应用也较岁1 3 】。 上世纪八十年代，国外科学家通过对酚醛树脂以及发泡制品的研究，发现其 可燃性底发烟量少、低毒排放和优异的耐热性。进入上世纪九十年，酚醛复合材 料特别是酚醛泡沫材料得到了很大的发展，首先受到英国、美国等欧洲国家在军 方领域的重视，将其用在国防军工以及航天航空等领域，随后逐渐在民用油井、 船舶、车站、飞机等防火要求比较高的场地所应用，接着向体育设施、医院、高 层建筑等领域发展【1 4 】。酚醛泡沫塑料建材作为控制与封闭火势的优秀建筑外墙外 保温材料，已经在国外得到了广泛的使用。北欧、美国、法国、俄罗斯、西欧、 英国、东欧、中东均已经广泛的将酚醛泡沫材用在建筑中。日本政府更是出台了 4 济南大学硕一卜学位论文 法规，公共建筑的标准以酚醛泡沫的耐燃性作为基准，即耐燃烧性能低于酚醛泡 沫的材料，不能应用在公共建筑方面【9 】。在美国，也有2 0 多个州禁止了p s 作为 墙体保温材料使用；在英国，如将p s 用作墙体保温材料，则必须在1 8 米以下； 在德国，如将p s 用作墙体保温材料，则必须在2 0 米以下。因此各个国家的有关 建设部门都将目光转向了既节能又防火的酚醛泡沫材料( p f ) 用于墙体保温系统 q b t l 4 1 5 1 。 1 2 2 国内基本状况 1 9 6 1 年，我国的军工科研单位( 兵器工业部第5 3 研究所) 对干法酚醛泡沫塑 料进行了研究，已成功地用于军工方面。兵器工业部第5 3 研究所研制的p 7 1 2 酚醛泡沫的湿热老化性能优良，经湿热老化试验后，其弯曲强度、冲击强度和体 积变化均很小。 湿法酚醛泡沫塑料的研究，我国始于上世纪8 0 年代，9 0 年代已初步实现工 业化生产，较有代表性的单位( 除军工科研所外) 有济南大学、北京化工大学等。 同期上海平板玻璃厂开始引进德国湿法模发技术。在国内虽然一些科研单位对酚 醛泡沫早有研究，但完善的生产制造技术、应用技术并将产品较大规模地进入绝 热工程中只是近十几年的事情。济南大学开发、研制并生产的高效、常温发泡酚 醛树脂及其专用固化剂不需要加热，即能在较低温度( 5 以上) 下发泡与固化， 泡沫生产成本低，操作工艺简便，不仅能在工厂生产，而且可进行现场施工和野 外作业，现已成为我国新一代的高效保温材料【1 6 1 。在此基础上，济南大学酚醛技 术中心采用先进的生产工艺路线，即用连续式生产工艺代替落后的间歇式生产工 艺，于2 0 0 2 年1 0 月在国内率先实现了酚醛泡沫复合板连续化生产，产品成功用